[发明专利]净化含有N2O、CnHm和/或NOX杂质的低温流体的方法

说明书

本发明涉及一种净化低温流体中的特别是其N₂O、C_nH_m和/或NO_X杂质的方法，所述低温流体如氮、氧、氦、氢或氩。

低温流体如氧、氮、氦、氢或氩，特别是在电子领域具有很高的工业价值。

因而在印刷电路的制备过程中常规作法是使用氮使之呈惰性或冷却，而氦常用来冷却热的光导纤维。

在目前，各种低温流体是通过对环境空气或含有这些低温流体的气体混合物进行低温蒸馏来获得，或者是通过非低温分离技术如变压吸附方法、通常称为PSA方法来获得，或通过膜渗透来获得。

然而，对于某些应用来说，特别是在电子领域，低温流体必须是高纯度的，也就是说，它必须含有最小数量的杂质和其它不希望的污染物，以防止这些杂质引起不希望的物理-化学反应或与预定目的不相容的反应。

因而，通常的作法是对低温流体进行彻底纯化，也就是说，低至纯度值低于几十ppb(相对于每十亿份的份数)或甚至1ppb。

截止目前，已提出了许多纯化低温流体的方法。

可提到的是文献EP-A-662595，其中叙述了制备高纯度液氮的方法，在该方法中通过在沸石物质或多孔金属氧化物类物质上吸附来除去在液氮中存在的一氧化碳、氧、和氢杂质。

再有，文献US-A-4746332叙述了通过在5A沸石类上吸附来除去在液氮中存在的一氧化碳。

另外，EP-A-590946提出了在90°K至150°K的温度下通过使用TSA(变温吸附)类方法对在气体氮中存在的一氧化碳进行预净化，随后通过对如此预净化的氮进行蒸馏来进行超净化。

文献EP-A-750933涉及通过在过渡金属氧化物如hopcalite(钴、铜、银、锰等氧化物的混合物)上吸附来除去在液体或气体氮或氩中存在的一氧化碳和氧。

再有，文献US-A-4717406提出了通过在吸附剂、特别是在分子筛、活性炭或二氧化硅类物质上机械过滤和吸附来对物流进行净化。

文献WO-A-98/28226建议通过机械过滤呈晶体形态的杂质和吸附呈溶解或气体形态的杂质来净化低温流体如氦、氢、或氩，以获得含杂质少于1ppb的净化流体。

此外，文献US-A-4425143叙述了具有增强吸附性能的沸石，其特征在于具有高的Si/Al比值以耐受酸，这种沸石不含Fe₂O₃。

文献EP-A-747118提出通过浸有碱或碱土金属氧化物的载体来从隋性气体中除去氧杂质。

最后，文献US-A-3597169涉及采用经钙或银阳离子高度交换的沸石X来除去在液氧中所含的甲烷杂质的方法。

在实际中，在各种方法中使用的吸附剂颗粒的平均尺寸通常为约2mm至5mm。

然而，尽管这些方法能够较为充分地脱除低温流体中所含的一些杂质、特别是如一氧化碳、二氧化碳或氧杂质，但看起来有效除去在低温流体中可能大量存在的一些其它杂质的问题至今没有解决，或仅非彻底地解决。

因而本发明的目的是通过提出可有效地除去在低温流体如氮、氧、氦、氢或氩中易于存在的特别是N₂O、C_nH_m和/或NO_X杂质的低温流体净化方法改进现有的方法。

在本发明的上下文中，NO_X应理解为是指NO和/或NO₂，C_nH_m应理解为是指一或多种烃，如具有饱和或不饱和碳主链的分子。

因而，本发明涉及对含有选自N₂O、C_nH_m(烃)和NO_X中的杂质的低温流体进行净化的方法，在该方法中：

(a)通过使要净化的所述低温流体与至少一种吸附剂颗粒接触来除去所要净化的低温流体中所含的至少一些杂质，所述颗粒的平均尺寸低于或等于1.5mm；和

(b)回收含所述杂质的数量少于100ppb，优选少于10ppb的净化过的低温流体。

其理由是本发明的发明人证实，吸附剂颗粒的尺寸对性能、也就是净化方法的有效性有很大的影响。

如以下实施例所示可看出，通过减小在净化方法中所用的吸附剂颗粒的尺寸可获得对方法的性能有益的效果，这很可能是由于吸附剂的杂质吸附动力学得到改进。

根据具体情况，本发明的方法包括一或多种如下特性：